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岩石力学与工程学报 2009年第08期杂志 文档列表

岩石力学与工程学报杂志动态

第十一届全国岩石动力学学术会议暨工程安全与防护专题研讨会将在四川绵阳召开1540-1540

摘要：由中国岩石力学与工程学会岩石动力学专委会和工程与安全防护分会联合主办，西南科技大学承办的“第十一届全国岩石动力学学术会议暨工程安全与防护专题研讨会”于2009年8月12-14日在四川省绵阳市富乐山九洲国际酒店召开。会议主题为“强地震作用下岩石工程安全与防护”，来自全国相关学科的专家、学者以及科学与工程技术人员共150多人将出席会议。

岩石指数型强度准则在主应力空间的特征1541-1551

摘要：指数型强度准则利用显式函数表示最小主应力和中间主应力对强度的影响，强度准则参数具有明确的力学含义；常规三轴压缩强度表明，随着正应力增大，剪切强度趋于常数，而破裂角趋于45°；但Molar应力圆与外包络线在切点附近差异较小，且岩石并非均匀各向同性材料，实际破裂角与理论破裂不会完全一致。真三轴试验数据的离散性较大，强度准则参数对拟合偏差的影响并不显著，而以最小拟合偏差确定的参数未必体现岩石的真实力学性质。在研究强度准则在主应力空间内的力学特征之后，建议依据应力趋于无限时中间主应力与最小主应力对强度的影响系数在σ２=σ3处相等来确定强度准则参数，由此得到的拟合误差并未显著增大。

深埋隧洞爆破开挖损伤区检测及特性研究1552-1561

摘要：通过对锦屏二级辅助洞爆破开挖损伤区的检测和数值计算，比较岩体开挖动态过程（包括爆炸荷载和地应力高速释放）及静态过程（地应力重分布）所分别造成的损伤，探明地应力瞬态释放诱发岩体损伤的机制。检测结果表明，地应力的存在对深埋隧洞爆破开挖损伤区具有较大影响。隧洞轴线垂直于最大主应力时的钻爆开挖损伤明显要大于轴线平行于最大主应力时的情况；可以将开挖损伤区分为内损伤区和外损伤区，其中前者主要由爆炸荷载和地应力高速释放二者耦合作用引起，其主要特征是岩体声波速度显著降低；后者主要由应力重分布引起，特征是岩体声波速度缓慢降低。另外，辅助洞实测的岩体内损伤区深度显著大于外损伤区深度，且内损伤区在断面上的分布特性受到开挖二次应力场的影响，表明伴随爆破过程发生的地应力瞬态卸载效应是内损伤区形成的直接原因之一，声波检测检测和数值模拟计算均也证明了这一点。

基于拟静力法的大岗山坝肩边坡地震工况稳定性分析1562-1570

摘要：以目前国内设计地震烈度最大的水电站工程——大岗山坝肩边坡工程为实例，根据规范，选用拟静力法对坝肩边坡地震工况下的稳定性进行分析，并对该方法进行相应改进。基于合理的边坡岩体参数、锚固参数和地震参数，对坡体在不同地震加速度下的应力、应变、塑性区及锚索应力进行研究。指出不同剖面地质条件下，不同烈度下边坡关键点位移随边坡高度的变化规律，同时得到不同剖面地震作用的主要影响区域（敏感区域）和地震中塑性区随地震加速度的演化规律，提出相应滑移模式，为支护提供依据。分析认为，考虑50a超越概率5％的地震加速度时，边坡的V类岩体和表面坡积物及岩脉γL5，γL6，XL316-1，XL9—15，β6处有较大塑性区，并呈贯通趋势。分析指出V类岩体分层线及岩脉XL316—1，XL9—15对岩坡稳定性有着重要的影响，建议调整V类岩体参数并进一步查明岩脉XL316—1，XL9—15的分布情况及连通率。

宁德核电站核岛基坑爆破开挖安全控制研究1571-1578

摘要：基坑在进行爆破开挖时，爆孔周围岩体必然会因爆炸作用而造成破坏，因此加强爆破开挖安全控制对于保障工程质量至关重要。以福建宁德核电站核岛基坑爆破开挖为依托，根据场地地质勘测资料，通过现场爆破振动试验获得场地爆破振动衰减规律，通过声波测试以及数值模型试验获得爆区损伤深度与距爆源30m处质点峰值振动速度之间的函数关系，结合工程施工对基础爆破开挖损伤的要求确定30m处爆破振动速度阈值，并通过后期全程监测验证控制参数的有效性。

大理岩Ⅰ—Ⅱ复合型动态断裂的实验研究1579-1586

摘要：利用霍普金森压杆系统对几何相似的3种尺寸（Ф60mm，Ф130mm，Ф200mm）中心直裂纹平台巴西圆盘大理岩试样进行了3种加载角（载荷方向与裂纹线的夹角分别为0°，10°和19°）的径向冲击实验，采用实验-数值方法确定复合型动态断裂的Ⅰ，Ⅱ型应力强度因子时间历程曲线KⅠ（t）和KⅡ（t），以及起裂时刻tf的复合比（KⅠ（tf）／KⅡ（tf）。在100μs加载时间内试样尺寸对复合比会产生影响：对于静态情况为Ⅰ—Ⅱ复合型加载的10°加载角，在动态加载时，Ф50mm尺寸试样仍处于复合型加载，而Ф130mm，Ф200mm尺寸试样已经处于Ⅱ型加载，产生这种差异的原因是应力波与裂纹面相互作用产生的扰动。岩石Ⅰ，Ⅱ型动态断裂韧度（KⅠd，KⅡd）均存在尺寸效应，而且KⅡd比KⅠd的尺寸效应更为显著，对此现象从能量的角度给出解释。考虑裂纹尖端应力场Williams特征展开式的第一非奇异常数项，T应力对动态应力强度因子的计算并无影响，但对复合型动态断裂的开裂角有一定的影响。

气肥煤与焦煤的孔隙分布规律及其吸附-解吸特征1587-1592

摘要：采用山东微山菜园矿的气肥煤和山西古交马兰矿的焦煤作为煤样，分别进行压汞试验，测定煤的孔径分布，了解各孔径段孔容、比表面积的分布规律；并且对所采集的两种煤样分别进行平衡水煤样的CH4/CO2混合气体的吸附-解吸试验，从孔隙结构方面分析深部煤层煤对瓦斯吸附的影响。研究结果表明，焦煤比气肥煤具有更为复杂的孔隙结构，具有更丰富的小孔和微孔；煤中微孔的分布决定煤的吸附能力，吸附最有效的孔隙半径是在10nm以下；焦煤对CH4/CO2二元混合气体的吸附能力强于气肥煤的吸附能力；探讨分析CH4/CO2吸附能力的差异性是导致试验中高压阶段CH4/CO2二元混合气体吸附量小于低压时的现象发生的主要原因。研究煤的孔隙分布规律及其吸附-解吸特征，可以从微观层次揭示深部煤层煤吸附瓦斯的聚气能力，探寻煤吸附-解吸瓦斯的特征和机制，丰富煤吸附瓦斯理论，对煤与瓦斯突出的防治和煤层气资源的开发均具有重要意义。

花岗岩应变岩爆声发射特征及微观断裂机制1593-1603

摘要：对真三轴应力状态下的突然卸载应变岩爆试验监测到的声发射原始波形数据进行频谱分析和时频分析。根据三亚花岗岩岩爆试验前后样品SEM微观结构照片，岩爆过程的声发射频谱特性及声发射参数RA值（声发射撞击上升时间／幅度）的不同，分析其破坏过程的微观机制。在试件相对稳定阶段，产生以低幅、低能量释放为特征的波，对应微裂纹的滑移或局部的微裂纹开裂；在岩爆发生时声发射波除低频部分的幅值明显增大之外，高频幅值也有增大趋势，表明有高能量释放，试件内产生宏观破裂；岩爆前RA值增加，岩爆时降低。高RA值是张裂纹形成产生的波，低值是剪切裂纹形成的波。试验结果揭示岩爆过程中同时产生大量的高频低幅特征的波和低频高幅特征的波，分别对应形成穿晶或解理微裂纹，以张裂纹为主及沿晶或穿晶宏观裂纹，以剪切裂纹为主，显示高能量释放及低RA值特征。

循环荷载下岩石损伤的CT细观试验研究1604-1609

摘要：利用CT机专用加载试验设备，进行实时的两级循环荷载作用下岩石疲劳损伤演化CT细观试验，得到岩石细观疲劳损伤扩展的初步规律。研究表明：一级循环荷载为强度的38％-76％时，随着循环次数的增加，上限应力处全区CT数标准差有增加的趋势，密度和CT数有减小的趋势，但变化很小，说明这一过程损伤的积累是缓慢的；二级循环荷载为强度的45％-90％时，虽然试验时循环次数少于一级循环荷载，但上限应力处全区CT数标准差、密度和CT数变化要大于一级循环荷载；在岩石破坏前的1个循环，CT数标准差、密度和CT数有较大变化。

大断面隧道爆破开挖围岩损伤范围试验研究及数值计算1610-1619

摘要：结合大帽山大断面隧道群的现场声波监测，研究推进式往复爆破作业的双侧壁导坑法施工的大断面隧道的围岩累积损伤范围，声波监测结果表明，在推进式的多次爆炸荷载作用下，围岩将产生一定程度和范围的损伤；侧壁围岩的累计损伤范围主要由与其齐平的导洞Ⅰ的开挖掌子面爆破决定；其损伤范围随着导洞Ⅰ开挖掌子面的接近而逐渐增大，当两者齐平时围岩的损失范围达到最大；但当导洞Ⅰ开挖掌子面逐渐远离和导洞Ⅲ爆破开挖通过时，围岩的损伤范围并没有扩大，仅导致损伤围岩的损伤程度增大。基于此，在模拟推进式往复爆破荷载作用下围岩的损伤范围时，用与监测断面齐平的单次爆破近似表示推进式的多次爆破，通过DYNA软件将此决定围岩损伤范围的振动速度转化为爆炸压力，再将爆炸压力传递给用UDEC软件实现的各向异性岩体损伤模型，通过与声波监测结果对比，此方法可以较好地模拟推进式往复爆炸荷载作用下围岩的累积损伤范围，并可为类似工作提供参考和借鉴。

类岩石材料CT动载试验装置的关键技术研究1620-1628

摘要：基于现有的医用X射线CT机器，成功研制与其配套的专用动态加载设备，形成类岩材料CT试验系统。归纳类岩材料CT研究的几个关键问题。介绍类岩材料CT试验过程，重点分析加载设备使用过程存在的问题，特别是试件的黏结、试样对中、装样等问题。以混凝土为例，给出动压CT试验的初步成果，并且进行混凝土裂纹流变CT试验。结果表明该加载设备达到设计要求，可以实现混凝土动态加载过程中裂纹演化过程的准实时观测，并且裂纹流变的影响在大多数情况下可以忽略，为探索类岩材料在动载作用下的损伤演化规律提供新的研究途径。

盾构法和浅埋暗挖法结合建造地铁车站的模型试验1629-1639

摘要：针对目前国内区间盾构施工和车站施工工期矛盾的问题，提出盾构法和浅埋暗挖法结合建造地铁车站的新方案。通过1：10大比尺模型试验研究，介绍模型地层、开挖方案和支护方案的模拟，比较真实地再现新型车站的施工过程。得到盾构管片应变、收敛变形和洞周土体变位在整个车站施工过程中的变化规律。试验结果表明在模型地层构造和地应力的条件下，采用试验中的施工开挖方案和支护方案能够保证车站洞室在整个施工过程中的安全稳定，证明提出的新型车站施工技术是可行的。

预加固措施对隧道开挖稳定性的影响研究1640-1645

摘要：以厦门海底隧道陆域段为工程背景，通过模型试验研究注浆、小导管、正面锚杆及其组合措施对该段土质围岩的未支护段破坏模式和掌子面破坏模式的加固效果，分别从围岩破坏荷载、围岩位移和初期支护安全性3个方面分析预加固措施对隧道稳定性的影响。研究表明：单个措施比组合措施的控制效果差，同时单个控制措施与围岩类型存在适应性；对单个措施控制围岩破坏程度而言，注浆比小导管和正面锚杆好；正面锚杆对地中位移影响不明显，但对掌子面位移控制效果比小导管好；初期支护的轴力和安全系数的变化规律与预加固措施控制效果有关，而最大弯矩的位置与破坏模式有关。

不同温度梯度冻结深部黏土偏应力演变规律研究1646-1651

摘要：采用先冻结后‰固结（FC）的传统冻土试验方法进行4种不同温度梯度冻结深部黏土的加、卸荷三轴试验，研究不同温度梯度冻结深部黏土在加、卸荷过程中的偏应力增长速率及偏应力的衰减规律。结果表明：不同温度梯度冻结深部黏土加、卸荷过程中偏应力增长速率与均匀温度下的试验结果基本相同，均可用变换的DuncanChang双曲线模型进行拟合，但温度梯度对冻结深部黏土偏应力增长速率衰减影响程度远大于温度；温度梯度减弱冻结黏土偏应力增长速率，同时抑制其衰减程度，这种弱化效应在加、卸荷初期最为显著；相同轴向变形对应的偏应力随温度梯度增长而衰减的规律可以通过衰减因子A加以描述，A与温度梯度的之间的关系符合广义双曲线模型；卸荷过程明显增加了加、卸荷初期冻结黏土偏应力增长速率的衰减，且随温度梯度增长，卸荷过程对冻结深部黏土偏应力衰减幅度和衰减速率影响均大于加荷过程；不考虑冻结壁（冻土墙）冻土温度的非均匀性以及卸荷路径的影响将高估冻土强度。

土-石混合体随机细观结构生成系统的研发及其细观结构力学数值试验研究1652-1665

摘要：土-石混合体的细观结构特征在很大程度上影响了其在外力作用下的细观损伤演变机制及所表现的宏观力学行为。从土-石混合体的细观结构特征出发，开展一系列相关细观力学特征研究工作，将对于深化土-石混合体力学理论研究体系具有重要的意义。运用统计学、几何学、随机模拟等多学科交叉技术，开发基于任意凸多边形及椭圆形块石的土-石混合体细观结构随机生成系统——R—SRM^2D。基于R—SRM^2D，从土-石混合体的含石量、粒度组成、块体空间分布及土-石界面类型等特征的差异性出发，运用数值试验的方法研究土-石混合体细观结构的差异与其细观损伤机制及宏观力学行为的关系。在理论上取得一些有意义的研究成果：随着含石量的增加，土-石混合体弹性模量及单轴抗压强度呈上升趋势：在含石量一定的条件下，试样的宏观强度随着块石粒度维数的增加而略有降低；当块石长轴与主压力轴近于正交或平行时，其抗压强度最大；当块石长轴与主压力轴成（45°-φs/2）时，其抗压强度最小；土-石界面的胶结使得土-石混合体的宏观强度发生明显的改善，其单轴抗压强度增加约1倍。

M-C与D-P屈服准则计算参数的能量等效方法及误差分析1666-1673

摘要：基于应变比能的概念，在偏平面内建立了分别进入Mohr-Coulomb（M-C）和Drucker-Prager（D-P）屈服面时所需形状改变比能的差值公式，获得M-C材料参数向D—P计算参数等效的统一性方案。可为各种参数匹配方法提供统一的计算公式、误差估计和能量解释。在此基础上讨论各种参数匹配方法的差异仅在于能量误差控制条件不同，且偏平面内能量误差零点可用Lode角或应力路径表示，此外，还讨论能量误差零点时对应Lode角的多值性及系列D—P准则等价性的条件。

煤与瓦斯突出模拟试验研究1674-1680

摘要：以自行研制开发的大型煤与瓦斯突出模拟试验系统为手段，对其可靠性进行试验验证，并对不同含水率煤体发生煤与瓦斯突出时突出强度变化规律进行模拟试验研究。结果表明：研制开发的大型煤与瓦斯突出模拟试验系统的模拟试验结果与煤与瓦斯突出事故实际较吻合，且系统可靠性较好：随着含水率的升高，煤体发生煤与瓦斯突出的可能性减小，煤与瓦斯突出强度也呈减小趋势；在试验煤体含水率情况下，含水率与煤与瓦斯突出强度呈二次曲线关系。

煤岩固-气耦合细观力学试验装置的研制1681-1690

摘要：为从细观力学的角度出发研究含瓦斯煤岩变形破坏规律，研制一种煤岩固-气耦合细观力学试验装置，并对装置密封、透明视镜等关键技术难点进行深入分析。该试验装置主要由加载系统、充瓦斯系统、细观观测系统和声发射监测系统4个部分组成。与现有的细观试验装置相比，该装置具有以下特点：可提供单轴、平面应变、三轴（σ2=σ3）三种受力状态：试验测试方法多样化，可进行试验过程中的实时显微图像观测和应力-应变、声发射信号的采集：具有良好的气密性和耐爆性，创造具有瓦斯的试验环境，使煤与瓦斯突出机制的试验研究更加接近矿山实际：装置的结构简单，成本低，系统可靠性高。利用该装置进行瓦斯压力为1．0MPa、围压为1．0Mea（σ2=σ3）下的煤岩细观力学试验，得到煤样受力破坏全过程的表观图像和声发射特征，以此分析试件破坏前后局部区域张拉裂纹的形成和扩展情况。初步的试验结果表明，该试验装置为固-气耦合条件下的相关试验研究提供新的测试手段，具有较大实用价值。